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局部放电试验局部放电试验局部放电试验局部放电试验q第一节第一节 局部放电特性及原理局部放电特性及原理q一、局部放电测试目的及意义一、局部放电测试目的及意义q局局部部放放电电：是是指指设设备备绝绝缘缘系系统统中中部部分分被被击击穿穿的的电电气气放放电电，这这种种放放电电可可以以发发生生在在导导体体(电电极极)附附近近，也也可可发发生生在在其其它它位置。位置。q局部放电的种类：局部放电的种类：q绝缘材料内部放电（固体绝缘材料内部放电（固体-空穴；液体空穴；液体-气泡）；气泡）；q表面放电；表面放电；q高压电极尖端放电。高压电极尖端放电。q局局部部放放电电的的产产生生：设设备备绝绝缘缘内内部部存存在在弱弱点点或或生生产产过过程程中中造造成成的的缺缺陷陷，在在高高压压电电场场作作用用下下发发生生重重复复击击穿穿和和熄熄灭灭现现象象-局部放电。局部放电。q局部放电的特点：局部放电的特点：q放放电电能能量量很很小小，短短时时间间内内存存在在不不影影响响电电气气设设备备的的绝绝缘缘强度；强度；q对对绝绝缘缘的的危危害害是是逐逐渐渐加加大大的的，它它的的发发展展需需要要一一定定时时间间-累计效应累计效应-缺陷扩大缺陷扩大-绝缘击穿。绝缘击穿。q对对绝绝缘缘系系统统寿寿命命的的评评估估分分散散性性很很大大。发发展展时时间间、局局放放种类、产生位置、绝缘种类等有关。种类、产生位置、绝缘种类等有关。q局部放电试验属非破坏试验。不会造成绝缘损伤。局部放电试验属非破坏试验。不会造成绝缘损伤。q局部放电测试的目的和意义：局部放电测试的目的和意义：q确确定定试试品品是是否否存存在在放放电电及及放放电电是是否否超超标标,确确定定局局部部放放电电起起始始和和熄熄灭灭电电压压。发发现现其其它它绝绝缘缘试试验验不不能能检检查查出出来来的的绝绝缘缘局部隐形缺陷及故障。局部隐形缺陷及故障。q局部放电主要参量：局部放电主要参量：q局部放电的视在电荷局部放电的视在电荷q：电电荷荷瞬瞬时时注注入入试试品品两两端端时时,试试品品两两端端电电压压的的瞬瞬时时变变化化量量与与试试品品局局部部放放电电本本身身所所引引起起的的电电压压瞬瞬变变量量相相等等的的电电荷荷量量,一一般用般用pC(皮库皮库)表示。表示。q局部放电试验电压：局部放电试验电压：按按相相关关规规定定施施加加的的局局部部放放电电试试验验电电压压，在在此此电电压压下下局局部部放放电量不应超过规定的局部放电量值。电量不应超过规定的局部放电量值。q规定的局部放电量值：规定的局部放电量值：在在规规定定的的电电压压下下，对对给给定定的的试试品品，在在规规程程或或规规范范中中规规定定的局部放电参量的数值。的局部放电参量的数值。q q局部放电起始电压局部放电起始电压UiUi：试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值。试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值。q局部放电熄灭电压局部放电熄灭电压Ui:Ui:试品两端局部放电消失时试品两端局部放电消失时的电压值。（理论上比起始电的电压值。（理论上比起始电压低一半，但实际上要低很多压低一半，但实际上要低很多5%-20%5%-20%甚至更低）甚至更低）q二、局部放电机理：二、局部放电机理：q内部放电：绝缘材料中含有气隙、油隙、杂质等，在电场内部放电：绝缘材料中含有气隙、油隙、杂质等，在电场的作用下会出现介质内部或介质与电极之间的放电。等效的作用下会出现介质内部或介质与电极之间的放电。等效原理图：原理图：q Ug Ug CbCb CgCg CaCa UaUa Cg:Cg:空穴电容空穴电容 CaCa：介质其余部分电容介质其余部分电容 CbCb：与空穴串联部分的电容与空穴串联部分的电容 UaUa：外施电压外施电压 qUa Ua Ug Ug CgCg放放电电 局局部部放放电电 放放电电的的产产生生与与介介质质内内部部电电场场分分布布有有关关，空空穴穴与与介介质质完完好好部部分分电电压压分分布布关关系系如如下：下：q介质总电容介质总电容:q设空穴与其串联部分介质的总电容设空穴与其串联部分介质的总电容Cn:Cn:q q因为介质电容充电电荷因为介质电容充电电荷q=UCC=S/dqEg:空穴电场强度空穴电场强度g:空穴介电常数空穴介电常数qEb:与空穴串联部分电场强度与空穴串联部分电场强度b:与空穴串联部分介电常数与空穴串联部分介电常数q设设qn为空穴充电电荷为空穴充电电荷Ug=qn/Cgq空穴电场强度空穴电场强度Eg=Ug/dg=q/dgCgq qd dg g:空穴距离空穴距离 d db b:串联部分完好介质厚度串联部分完好介质厚度q介质中平均场强介质中平均场强 qg=1g=1空空穴穴大大多多为为空空气气 b1 b1 所所以以空空穴穴的的E E高高于于完完好好介介质质,同同时时，完完好好介介质质的的临临界界场场强强远远高高于于空空气气，如如环环氧氧树树脂脂Ec=200-300(kV/cm),Ec=200-300(kV/cm),而而空空气气为为25-30(25-30(kV/cm)kV/cm)，当当外外施施电电压压达一定值时空穴首先击穿达一定值时空穴首先击穿,其它介质完好其它介质完好,形成局部放电。形成局部放电。q局局部部放放电电脉脉冲冲:ua ua uc uc ug ug 空空穴穴击击穿穿 uc uc ur ur 放放电电熄熄灭灭 ucuc重重新新建建立立 ugug空空穴穴击击穿穿 连连续续放放电电 由于放电时空穴电压下降时间很短约由于放电时空穴电压下降时间很短约1010-7-7s s相当一脉冲波。相当一脉冲波。q内部放电总是出现在电源的内部放电总是出现在电源的q一、三象限，脉冲次数随着一、三象限，脉冲次数随着q外施电压的上升而增多，放外施电压的上升而增多，放q电波形大多比较对称且较密，电波形大多比较对称且较密，q一般呈线性关系。一般呈线性关系。q2.表面放电：表面放电：q由由于于在在套套管管法法兰兰、电电缆缆终终端端及及导导体体与与介介质质弯弯角角处处产产生生一平行表面的场强分量，当场强较高时会产生表面放电。一平行表面的场强分量，当场强较高时会产生表面放电。q放电波形与电极形状有关，放电波形一般不对称且较稀。放电波形与电极形状有关，放电波形一般不对称且较稀。q ErEd q3.3.电晕放电：在电场极不均匀的情电晕放电：在电场极不均匀的情q况下，导体表面的电场强度达到附况下，导体表面的电场强度达到附q近气体的击穿场强发生的放电。电近气体的击穿场强发生的放电。电q晕放电大多发生在电极边缘、导体晕放电大多发生在电极边缘、导体q尖端周围，电晕放电一般发生在负尖端周围，电晕放电一般发生在负q半周。半周。q三、放电量与各参数间的关系三、放电量与各参数间的关系q一一个个脉脉冲冲真真实实放放电电量量q qr r，UgUg、UrUr等等参参数数在在实实际际试试品品中中是是不不可可知知的的，同同时时绝绝缘缘缺缺陷陷各各不不相相同同，故故真真实实放放电电量量是是不可以直接测量的。不可以直接测量的。q局部放电将引起绝缘上所施加电压的变化局部放电将引起绝缘上所施加电压的变化,产生一个产生一个U,U,同时也引起绝缘介质中电荷同时也引起绝缘介质中电荷q的转移的转移,我们称之为我们称之为视在放电量。视在放电量。q第二节第二节 局部放电测量方法局部放电测量方法q局局部部放放电电会会产产生生各各种种物物理理、化化学学变变化化，如如发发生生电电荷荷转转移移交交换换，发发射射电电磁磁波波、声声波波、发发热热、发发光光、产产生生分分解解物物等等，所所以以有有很很多多测测量量局局部部放放电电的方法，一般分为电测法和非电测法。的方法，一般分为电测法和非电测法。q一、超声波局部放电测量原理一、超声波局部放电测量原理q超超声声波波是是一一种种振振荡荡频频率率高高于于2020kHzkHz的的声声波波，超超声声波波的的波波长长较较短短，可可以以在在气气体体、液液体体和和固固体体等等媒媒介介中中传传播播，传传播播的的方方向向性性较较强强、故故能能量量较较集集中中，因因此此通通过过超超声声波波测测试试技技术术可可以以测测定定局局部部放放电的位置和放电程度。电的位置和放电程度。q超声波局部放电测量特点：超声波局部放电测量特点：q1.1.可以较准确的测定局部放电的位置。可以较准确的测定局部放电的位置。q2.2.测测量量简简便便。可可在在被被测测设设备备外外壳壳任任意意安安装装传传感感器。器。q3.3.不受电源信号的干扰。不受电源信号的干扰。q4.4.测试灵敏度低，不能直接定量测试灵敏度低，不能直接定量。q一、一、超声波传感器的原理及应用超声波传感器的原理及应用q1.超声波传感器的原理超声波传感器的原理:压电效应压电效应q单片陶瓷振动子单片陶瓷振动子ft/r2qt:振动子厚度振动子厚度r：振动子半径振动子半径q采采用用密密封封结结构构传传感感器器根根据据不不同同的的尺尺寸寸作作成成不不同同频频率率的的传感器传感器。q局部放电超声测量局部放电超声测量qq电电测测法法与与超超声声法法联联合合测测量量以以电电信信号号为为时时间间零零点点测测量量与与超超声声信信号号的的时时间间差差t 计计算算出出放放电电点点与与传传感感器器的的距距离离s=vt v=1.42mm/s（油中）油中）q1.其他非电检测方法其他非电检测方法q光检测法光检测法透明介质透明介质电缆芯电缆芯水介质水介质光电倍增管观察光电倍增管观察q热检测法热检测法严重放电严重放电局部热效应局部热效应热电偶热电偶测温升测温升q放电产物分析法放电产物分析法分解气体分解气体分析化学生成物分析化学生成物推断放程度推断放程度q压 电超 声传 感器 阻抗变换前置放大滤波放大 器数字局部放电测试仪7575 同轴电缆同轴电缆 q第三节第三节脉冲电流测量原理及方法脉冲电流测量原理及方法q局局部部放放电电电电测测法法：1.无无线线电电干干扰扰测测量量法法RIV：直直接接耦耦合合或或天线天线qRIV表表读取读取v不能直接读取放电量不能直接读取放电量q2.放电能量法：放电有能量损耗放电能量法：放电有能量损耗测量一个周期的放电能量测量一个周期的放电能量q3.脉脉冲冲电电流流法法。IEC通通用用方方法法，直直接接通通过过检检测测回回路路测测量量电电压压脉冲，灵敏度最高。脉冲，灵敏度最高。q一、一、脉冲电流测量法仪器及接线脉冲电流测量法仪器及接线q测量仪器主要有脉冲显示仪和数字分析仪。测量仪器主要有脉冲显示仪和数字分析仪。q1.测试接线：测试接线：q q并联法试品一端接地，并联法试品一端接地，q检测阻抗容量可较小。检测阻抗容量可较小。qa并联法并联法q试品一端可以不接地的试品一端可以不接地的q采用串联法采用串联法。qb串联法串联法 qc平衡法平衡法q平平衡衡法法：将将两两台台电电容容量量相相差差不不大大的的试试品品，相相互互作作为为耦耦合合电电容容并平衡抑制干扰。灵敏度略低于直测法。并平衡抑制干扰。灵敏度略低于直测法。q仪器测得的信号仪器测得的信号Uf=Ua-Ubqq q检测阻抗：检测阻抗：q测量阻抗测量阻抗Zm m。测量阻抗是一个四端网络的元件，它可以是测量阻抗是一个四端网络的元件，它可以是电阻电阻R 或电感或电感L的单一元件，也可以是电阻电容并联或电阻的单一元件，也可以是电阻电容并联或电阻电感并联的电感并联的RC 和和RL 电路，也可以由电阻、电感、电容组电路，也可以由电阻、电感、电容组成成RLC 调谐回路。调谐回路。q调谐回路的频率特性应与测量仪器的工作频率相匹配。测量调谐回路的频率特性应与测量仪器的工作频率相匹配。测量阻抗应具有阻止试验电源频率进入仪器的频率响应。连接测阻抗应具有阻止试验电源频率进入仪器的频率响应。连接测量阻抗和测量仪器中的放大单元的连线，通常为单屏蔽同轴量阻抗和测量仪器中的放大单元的连线，通常为单屏蔽同轴电缆。电缆。qRC型频带宽、噪声大型频带宽、噪声大,试品电流大时阻抗上有工频分量试品电流大时阻抗上有工频分量。qRCL型型对对工工频频呈呈低低阻阻抗抗，对对放放电电脉脉冲冲检检测测灵灵敏敏度度较较高高，频频带较窄，噪声水平较低。带较窄，噪声水平较低。RCL型应用普遍。型应用普遍。q q一一、等等效效回回路路的的校校正正：在在试试品品两两端端主主入入已已知知电电荷荷量量，得得到到需需要的视在放电量，测量比较试品放电量之间的换算系数。要的视在放电量，测量比较试品放电量之间的换算系数。q1.校正方法：注入校正方法：注入q0=UN.Cqq试试 品品 的的 电电 容容 Cx为为 已已 知知，Cx两两 端端 的的 电电 荷荷：q0=UNCxCq/Cx+CqCqCx所所以以q0UN.Cq一一般般Cq为为固固定定值值，调调节节UN得得到到不不同同的的q0值值。不不论论采采用用何何种种接接线线，校校准准信信号号必必须从试品两端注入。须从试品两端注入。q如如采采用用示示波波器器观观察察脉脉冲冲，应应先先调调节节宽宽带带放放大大器器的的增增益益，得得到到一一个个高高度度为为L0mm的的脉脉冲冲，然然后后计计算算单单位位刻刻度度的的放放电电量量q0/L 0，此此 时时 L0=q0。试试 品品 册册 得得 的的 视视 在在 放放 电电 量量 q=UN.Cq（L/L0）若放大器变档则：若放大器变档则：qq=UN.Cq（L/L0）10(N1-N2)示波器读数示波器读数qL:测量信号高度测量信号高度；L0：校正信号高度校正信号高度 N1:测测量量档档位位N2:校校正档位正档位 q放电表读数：放电表读数：qq=UN.Cq（x/x0）10(N1-N2）qX:测量信号读数；测量信号读数；x0：校正信号读数校正信号读数q一一般般放放大大器器总总增增益益100dB，分分为为5个个档档位位，每每个个档档位位为为20dB,放大器频率范围：放大器频率范围：20-200kHzq例：校正信号为例：校正信号为X=100pCUN=10VCq=10PFq调节放大器使读数为调节放大器使读数为X0=100格格q放大器档位为放大器档位为N2=3（此时放大器微调不能再动）此时放大器微调不能再动）q测量信号读数测量信号读数X=50格格N1=3q则则q=1010（50/100）10(3-3)=50Pcq若若X=50格格N1=4则则q=1010（50/100）10(4-3)=500pC q一、一、方波发生器及校正电容方波发生器及校正电容Cq的选择的选择q方波的要求：上升时间不大于方波的要求：上升时间不大于0.1sq校正电容校正电容Cq的选择的选择:Cq0.1Cx一般为一般为10pC或或100pCq第四节第四节互感器局部放电测量互感器局部放电测量q1.电流互感器局部放电测量接线：电流互感器局部放电测量接线：qCk：耦合电容器可选用耦合电容器可选用500-q6000pF高压电容，本身局放高压电容，本身局放q小于试品允许值的小于试品允许值的50%q35KvCT电容很小可采用串联电容很小可采用串联q法，利用法，利用T对地杂散电容作为对地杂散电容作为qCk，不用不用Z。测量时二次短接测量时二次短接q后与铁心一起接地。后与铁心一起接地。q标准：标准：GB1208-97电流互感器规定在电压电流互感器规定在电压1.2Um/3时放时放电量：交接时不大于电量：交接时不大于20pCUm=1.15Un=1.1535=40.25kVq试验加压：试验加压：1.2Um/3=1.240.25/1.732=27.89kVq2.电压互感器局部放电测量回路电压互感器局部放电测量回路标准：标准：相对地相对地 GB1207-97GB1207-97电压互感器电压互感器 规定在电压规定在电压1.21.2Um/3Um/3时放时放 电量：交接时不大于电量：交接时不大于2020PcPc。q相相对对相相：在在电电压压1.2Um放放电电量量：在在交交接接时时不不大大于于20Pc。试试验验时时一一次次、二二次次不不应应短短路路，试试验验应应作作两两次次，AX对对调调，放放电电量量取取大大的的为为最最后后结结果果。采采用用直直接接加加压压法法，如如励励磁磁电电流流过过大大，应采用应采用3倍频电源。倍频电源。q第五节第五节电力变压器局部放电试验电力变压器局部放电试验q1.测量接线及试验方法：测量接线及试验方法：q+q相相对对相相：在在电电压压1.2Um放放电电量量：在在交交接接时时不不大大于于20Pc。试试验验时时一一次次、二二次次不不应应短短路路，试试验验应应作作两两次次，AX对对调调，放放电电量量取取大大的的为为最最后后结结果果。采采用用直直接接加加压压法法，如如励励磁磁电电流流过过大大，应采用应采用3倍频电源。倍频电源。q第五节第五节电力变压器局部放电试验电力变压器局部放电试验q1.测量接线及试验方法：测量接线及试验方法：q+q标准：标准：q1.制制造造厂厂与与用用户户协协商商，天天津津电电力力公公司司规规定定小小于于10pC；q2.依照制造厂技术条件；依照制造厂技术条件；q3.依依据据有有关关标标准准，如如：JB/DQ2628-90，树树脂脂绝绝缘缘干干式式变变压压器器质质量量分分等等标标准准规规定定放放电电量量应应小小于于50pC。q加加压压方方法法：低低压压施施加加相相对对相相1.5Um预预加加电电压压，持持续续30s，然后降至然后降至1.1Um相对相电压，持续相对相电压，持续3min读数。读数。q低压施加低压施加3相倍频电源。相倍频电源。q试试验验方方法法：测测量量A相相，B、C分分别别接接地地，其其他他两两相相同同理。判定时取最大值。试验时铁心接地。理。判定时取最大值。试验时铁心接地。q第六节第六节局部放电波形图谱识别局部放电波形图谱识别q1.内部放电：内部放电：q单气隙单气隙多气隙多气隙 q2.表面放电：表面放电：q3.电晕放电：电晕放电：q4.干扰放电波形：干扰放电波形：q接触不良接触不良 q可控硅元件动作可控硅元件动作磁饱和产生的谐振波形磁饱和产生的谐振波形qq调制或非调制的干扰波形调制或非调制的干扰波形 荧光灯产生的干扰荧光灯产生的干扰 q第七节第七节局部放电试验应注意的事项：局部放电试验应注意的事项：q1.试验程序：试验程序：q试试前前准准备备：试试品品表表面面应应清清洁洁干干燥燥，其其温温度度和和环环境境温温度度一一致，试验前试品不应受机械、热和电的作用。致，试验前试品不应受机械、热和电的作用。q校校验验测测试试回回路路的的灵灵敏敏度度，应应不不低低于于试试品品允允许许放放电电量量的的50%。q高高压压引引线线应应采采用用蛇蛇皮皮管管，与与试试品品连连接接处处应应紧紧密密，必必要要时时加屏蔽。加屏蔽。q试试品品、测测试试设设备备可可靠靠接接地地，最最好好一一点点接接地地，接接地地线线尽尽量量短。短。q试验回路要紧凑，试品远离其他物体。试验回路要紧凑，试品远离其他物体。q1.干扰的来源、识别和抑制：干扰的来源、识别和抑制：q来源：来源：qa.电源干扰信号；电源干扰信号；qb.接地系统的干扰；接地系统的干扰；qc.空间干扰信号空间干扰信号;qd.测试回路本身的干扰信号。测试回路本身的干扰信号。q识别：识别：qa.测试回路通电，不升压仪器指示主要是电源干扰。测试回路通电，不升压仪器指示主要是电源干扰。qb.不不带带试试品品，升升压压到到额额定定，此此时时干干扰扰主主要要来来自自升升压压器器及及与与高高压连接的各设备。压连接的各设备。qc.测试回路不通电，仪器指示主要是空间干扰信号。测试回路不通电，仪器指示主要是空间干扰信号。qd.利用示波器识别其他各种干扰。利用示波器识别其他各种干扰。q抑制：抑制：qa.从波形的特点分析区别，读取放电脉冲。从波形的特点分析区别，读取放电脉冲。qb.在电源回路和高压回路加滤波器。在电源回路和高压回路加滤波器。qc.测量装置选择合适的频带和中心频率。测量装置选择合适的频带和中心频率。qd.采用平衡测试回路。采用平衡测试回路。qe.时间开窗法。时间开窗法。